OMAP5910簡(jiǎn)介
OMAP5910處理器是由TI應(yīng)用最為廣泛的TMS320C55x DSP內(nèi)核與低功耗、增強(qiáng)型ARM925微處理器組成的雙核應(yīng)用處理器。C55x系列可提供對(duì)低功耗應(yīng)用的實(shí)時(shí)多媒體處理的支持;ARM925 MPU 可滿足控制和接口方面的處理需要。基于雙核結(jié)構(gòu),OMAP5910同其他OMAP處理器一樣,采用開(kāi)放式、易于開(kāi)發(fā)的軟件設(shè)施,支持廣泛的操作系統(tǒng),如Linux、Windows、WinCE、Nucleus、Palm OS、VxWorks、Java等，優(yōu)化其應(yīng)用程序時(shí)可以通過(guò)API及用戶熟悉且易于使用的工具。

圖1  硬件構(gòu)成方案

圖2 軟件構(gòu)成方案

OMAP5910的結(jié)構(gòu)
TI925T(ARM9TDMI)內(nèi)核
TI925T(ARM9TDMI)內(nèi)核采用5級(jí)管道化流水線32位RISC處理器架構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)，ARM9內(nèi)核，同時(shí)配備Thumb擴(kuò)展。它能夠處理32位或者16位的指令和8位、16位、32位的數(shù)據(jù),這款新型高性能、低功耗的微構(gòu)架兼容ARMv4T指令集，并通過(guò)使用協(xié)處理器CP15使體系結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng)。系統(tǒng)中的控制寄存器可通過(guò)對(duì)協(xié)處理器CP15的讀寫(xiě)來(lái)對(duì)MMU、cache和讀寫(xiě)緩存控制器進(jìn)行存取操作。這種微構(gòu)架在ARM核的周圍提供了指令與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器管理單元，指令、數(shù)據(jù)和寫(xiě)緩沖器，性能監(jiān)控、調(diào)試和JTAG單元以及協(xié)處器接口，MAC協(xié)處器和內(nèi)核存儲(chǔ)總線。
TI925T 的MMU具有兩個(gè)64項(xiàng)的轉(zhuǎn)換旁路緩存器(TLB)用于指令和數(shù)據(jù)流,每項(xiàng)均可映射存儲(chǔ)器的段、大頁(yè)和小頁(yè)。為了保證內(nèi)核周期的存取指令和數(shù)據(jù),TI925T包含了分別獨(dú)立的1個(gè)16KB字節(jié)的指令cache和8KB字節(jié)的數(shù)據(jù)cache。指令和數(shù)據(jù)cache都是2路相互關(guān)聯(lián)的cache,以16字節(jié)為一塊進(jìn)行操作,并采用最小最近使用(LRU)算法以刷新存儲(chǔ)。另外，TI925T還提供一個(gè)寫(xiě)緩沖用于提升內(nèi)核性能,其能夠緩沖數(shù)據(jù)容量高達(dá)17字。
TMS320C55x (C55x)內(nèi)核
C55x內(nèi)核的主要特點(diǎn)是：有1個(gè)64×8位緩存隊(duì)列，2個(gè)17×17位乘法器，1個(gè)40位ALU，1個(gè)16位ALU，1個(gè)40位桶形移位器和4個(gè)40位加法器。另外還有12條獨(dú)立的總線，即：3條數(shù)據(jù)讀總線，2條數(shù)據(jù)寫(xiě)總線，5條數(shù)據(jù)地址總線，1條程序讀取總線和1條程序地址總線,以及用戶可以配置的IDLE域。同時(shí)，內(nèi)核主要由4個(gè)單元組成:指令緩沖單元(I單元)、程序流單元(P單元)、地址數(shù)據(jù)流單元(A單元)和數(shù)據(jù)運(yùn)算單元(D單元)。
系統(tǒng)控制功能
OMAP5910的系統(tǒng)控制模塊提供了實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)、看門(mén)狗(WT)、中斷控制器、功率管理控制器、復(fù)位控制器和兩個(gè)片上振蕩器。
時(shí)鐘和電源管理
OMAP5910提供了2個(gè)振蕩器來(lái)輔助管理電源耗損，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，在待機(jī)模式下可以直接關(guān)閉12MHz的振蕩輸入，只留下32KHz振蕩器來(lái)維持系統(tǒng)運(yùn)作。
電源管理提供了3種工作模式：Awake模式、Big sleep模式和Deep sleep模式。Awake模式下，整個(gè)芯片運(yùn)行在峰值頻率，32kHz振蕩器和12MHz振蕩器正常工作，在時(shí)鐘請(qǐng)求時(shí)，能使能外圍器件的12MHz時(shí)鐘，并由ULPD DPLL或APLL產(chǎn)生48MHz時(shí)鐘；當(dāng)芯片產(chǎn)生IDLE請(qǐng)求時(shí),芯片工作在Big sleep模式下，DPLLs 1、內(nèi)部12MHz時(shí)鐘被關(guān)閉；Deep sleep模式下，只有32KHz振蕩器正常工作，整個(gè)系統(tǒng)將處于最低功耗狀態(tài)。
EMIFS接口、EMIFF接口、IMIF接口和存儲(chǔ)器
在OMAP5910微處理器核心中，提供了兩個(gè)擴(kuò)充內(nèi)存接口。一個(gè)擴(kuò)充內(nèi)存EMIFS接口可以支持128MB的ASRAM、FLASH和ROM。另一個(gè)擴(kuò)充內(nèi)存EMIFF接口可以設(shè)定為用來(lái)操作SDRAM，尋址空間高達(dá)128MB。另外還有一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器區(qū)，用來(lái)連接OMAP5910微處理器內(nèi)部的內(nèi)存，可以用以常用的數(shù)據(jù)存取,比如說(shuō)用作微處理器液晶屏幕顯示的圖像緩沖器。這幾個(gè)內(nèi)存接口都是獨(dú)立運(yùn)作，可以同時(shí)經(jīng)由微處理器核心存取數(shù)據(jù)，又可以利用DMA數(shù)據(jù)。而內(nèi)存間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂苿t由流量控制器(TC)來(lái)控制，它會(huì)對(duì)各種傳輸需求依設(shè)定的優(yōu)先級(jí)來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)的傳送。
外圍控制模塊
OMAP5910微處理器擁有9個(gè)獨(dú)立通道和7個(gè)接收/發(fā)送端口的DMA控制器。DMA控制器可響應(yīng)內(nèi)部和外部設(shè)備的請(qǐng)求，在MPU TI925T(ARM9TDMI)運(yùn)行的條件下，完成外部寄存器、內(nèi)部寄存器和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)DMA的設(shè)置決定取決于MPU TI925T(ARM9TDMI)內(nèi)核。
OMAP5910微處理器另外有一個(gè)獨(dú)立DMA通道供給LCD控制器專用。LCD控制器可支持單色和彩色STN以及彩色TFT顯示。顯示分辨率最大為1024×1024像素。在單色模式下，能支持15級(jí)灰度；在STN彩色模式下，最高支持3375種顏色；在TFT顯示模式下，最高支持65536種顏色。LCD控制器將幀緩存中的像素編碼值，對(duì)應(yīng)12位寬的256個(gè)入口的調(diào)色板RAM,根據(jù)數(shù)據(jù)寬度決定彩色的數(shù)量。通常可選用片內(nèi)共享的SRAM或者通過(guò)EMIFF接口選用外部SDRAM來(lái)當(dāng)作幀緩存器，為優(yōu)化性能推薦選用片內(nèi)共享的SRAM。
OMAP5910微處理器支持的串口包括：基于通用串行總線2.0版本和開(kāi)放式主機(jī)控制接口1.0a版本的USB Function and Host模塊接口；3個(gè)通用異步收發(fā)口(UART)，其中兩個(gè)UART具有自動(dòng)調(diào)節(jié)波特率的性能，其波特率調(diào)節(jié)范圍在1200bit/s~115.2Kbit/s之間,而另外一個(gè)URAT通常當(dāng)作一般的URAT或者可用作IrDA接口使用；3個(gè)多通道緩沖串行口(McBSP)，可提供高達(dá)128個(gè)通道的高速、全雙工通信的串行接口，可直接與T1/E1調(diào)幀器相連接，并支持兼容MVIP、ST-BUS、IOM2、AC97、I2S等協(xié)議的設(shè)備；2個(gè)多通道串行口(MCSI)，提供了全雙工通信以及對(duì)主/從時(shí)鐘的控制功能，同時(shí)，為C55x 內(nèi)核對(duì)外部設(shè)備諸如多媒體數(shù)字音頻解碼編碼器或其它模擬轉(zhuǎn)換器等的訪問(wèn)提供便利的通信接口；基于Philips I2C-BUS 2.1版本的I2C Master/Slave接口，支持多主機(jī)(Multimaster)模式，即在I2C總線上的設(shè)備(包括OMAP5910在內(nèi))都可充當(dāng)接收機(jī)或發(fā)送機(jī)；1個(gè)支持MMC/SD或SPI協(xié)議并傳輸串行數(shù)據(jù)的MMC/SD卡接口和1個(gè)SPI接口。

OMAP5910在語(yǔ)音
識(shí)別中的應(yīng)用
硬件構(gòu)成方案
硬件主要由TI公司生產(chǎn)的CODEC數(shù)字音頻解碼編碼器(TLV320AIC23)、OMAP5910 (ARM9TDMI＋C55XTM)開(kāi)放多媒體應(yīng)用芯片及電源芯片等構(gòu)成。構(gòu)成方案如圖1所示。
訓(xùn)練語(yǔ)音和待識(shí)語(yǔ)音通過(guò)話筒，經(jīng)過(guò)CODEC預(yù)處理、數(shù)據(jù)采集后變成離散數(shù)字信號(hào)進(jìn)入DSP，由DSP對(duì)離散的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行如下的計(jì)算處理：端點(diǎn)檢測(cè)、分幀；特征值提取，分別形成訓(xùn)練模板和標(biāo)準(zhǔn)模板；使用某種搜索算法搜索最佳匹配；最后由ARM控制整個(gè)系統(tǒng)，輸出識(shí)別結(jié)果。
軟件構(gòu)成方案
語(yǔ)音識(shí)別的最終目的是實(shí)現(xiàn)大詞匯量、連續(xù)語(yǔ)音、非特定人語(yǔ)音識(shí)別，這里我們選擇用ＨＭＭ模型來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音訓(xùn)練與識(shí)別。軟件構(gòu)成方案如圖2所示。